:本发明的方法制得的拉拔模具有以下特点:(1)内孔工作表面硬度极高，与金属摩擦系数小，且具有自润滑特性；(2)在水溶液或乳化液中有良好的耐腐蚀性；(3)表面亲水，使水溶液或乳化液在模具内孔表面完全铺展成润滑膜，而且该模具在使用过程中始终保持水润滑性；因此，在金属拉丝、管减径减壁的拉拔过程中，可以用水润滑代替油润滑，不但可以降低成本，而且能够有效避免油基润滑剂的大量使用引起的生态环境污染。同时拉丝过程中，减少或杜绝油基润滑剂会蒸发形成的油雾，改善了操作工人的劳动条件，消除了火灾安全隐患。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0025]实施例1
[0026]衬底为YG6硬质合金拉丝模,夕卜形尺寸为Φ 30 X 2Imm,孔径Φ 8.0mm模子内孔表面经研磨修正后置于10%的稀盐酸中，在模孔附近滴上5?6滴双氧水，以除去衬底内孔表面的钴。取出后洗净并采用SiC喷砂和金刚石微粉研磨，洗净后置于反应室中。反应室抽真空后通入反应气体:氢气、甲烷和乙醇。甲烷和乙醇的摩尔比(体积比)为2: 1，即碳源中C/0比为4: I;乙醇中溶解硼酸三甲酯，并使B/C比为0.4%，(甲烷+乙醇)与氢气的摩尔比为2%，气体总流量800ml/min。其他CVD沉积金刚石涂层工艺条件:压力5kPa，热灯丝(钽丝)直径φ 0.8mm,单相加热功率1000W，直流偏流3A，经过6小时沉积后，模孔表面沉积15 μ m左右的导电金刚石涂层。
[0027]除内孔外，模具其他部位用石蜡保护，并作为阳极置于稀硫酸中，硫酸浓度为0.lmol/L0电极电压3V，经40分钟阳极氧化后，洗净模具，对其内孔表面用金刚石Wl微粉进行研磨抛光，抛光时间4小时，模具周围暴露于空气中或对其进行吹氧(有氧气氛中)，最后模具内孔表面光洁度Ra < 0.1 μ m，涂层厚度为12?13 μ m，水溶液能在内孔表面完全铺展(湿润角接近于零度)，该拉拔模具用于同轴电缆制造压延铝管(外导体)的拉拔，进线外径Φ8.3mm,出线外径Φ8.0mm,拉拔速度5m/s,原来用油润滑,采用本发明制备的模具后改用水润滑，铝管表面光洁无划痕，效果与油润滑完全相同，不但降低了成本，而且避免了油气蒸发与排放，显著改善了生产环境与工人操作条件，消除了因油气挥发而产生的火灾隐患。
[0028]为了比较常规研磨手段与本实施例的阳极氧化一研磨抛光工艺；将上述制得的CVD金刚石涂层拉丝模夹在车床(CJ0625，800r/min)上使其旋转，用金刚石粉末或研磨膏对其内孔表面的涂层进行研磨，研磨抛光时采用的金刚石微粉先粗后细。一方面可增加模孔表面的光洁度，另一方面可以观察涂层是否有剥落现象。抛光磨杆采用Φ2_钢丝，依次采用W10、W5、W1微粉实现粗抛、半精抛和细抛，抛光时间分别为5、6、8小时，抛光时间长，最后模具内孔表面光洁度仅为Ra < 0.3 μ m ;光洁度和亲水性都达不到应用要求。
[0029]实施例2
[0030]分别米用灯丝(组丝)直径Φ 0.8mm、Φ 0.8mm、Φ 0.8mm、Φ 0.7mm、Φ 0.7mm、Φ0.7mm、Φ0.6mm、Φ0.6mm、Φ0.6mm，对应单相功率 1150W、1080W、1000W、900W、800W、800W、750W、720W、700W，其它与实施例1相同的CVD沉积金刚石工艺，金刚石Wl微粉抛光时间5小时，制备了一套可用于水润滑的金刚石涂层模具，其内孔孔径分别为10.50,9.00,7.73，6.68，5.82，5.12，4.55，4.08，3.73mm,在电缆制造企业进行了拉拔铝线试验，该铝线用于电缆线芯绞制，拉拔进线为Φ 12mm的招杆,出线为Φ 3.73mm的招丝,拉拔速度为18m/s (高速拉丝)，润滑液为水溶性拉丝液(乳化液)。结果成品铝丝无论是外观、机械物理性能都与油润滑得到的产品相同。水溶性拉丝液的成本较低，运行过程中温升降低了 10°C左右，油蒸汽挥发明显减少，且乳化液容易再生和回收，有利于环境保护和操作工人劳动条件的改善，保证车间的安全生产。
[0031]实施例3
[0032]采用灯丝(钽丝)直径Φ 0.9mm,单相功率1300W，沉积时间8小时，其它与实施例1相同的CVD沉积金刚石工艺，金刚石Wl微粉抛光时间0.5小时，制备了可用水润滑的金刚石涂层拉拔模具，其孔径为13.85mm的拉拔套，进行了同轴电缆铜管(外导体)的拉拔试验，进线铜管外径为Φ14.10mm，该公司原来采用硬质合金拉拔套，需要用油性润滑剂，拉拔后还需要将铜管外表面的油擦掉，烘干，以保证后道挤塑工序的质量，既浪费润滑油，又费时费工。而采用适用于水润滑的拉拔套，用10%的乳化液来替代油润滑剂，降低了材料成本，而且拉拔后铜管外表面容易烘干，省去了擦油烘干工序，节省了生产时间。此外，由于金刚石涂层的优异耐磨性，拉拨过程中一直保持铜管外径尺寸不变，同轴电缆内外导体尺寸的稳定性，有利于波阻抗的稳定和衰减的降低，从而提高了同轴电缆的产品质量。
[0033]实施例4
[0034]分别采用灯丝(钽丝)直径Φ 1.5mm,单相功率1300W，沉积时间12小时，其它与实施例1相同的CVD沉积金刚石工艺，金刚石Wl微粉抛光时间3小时，制备可用水润滑的金刚石涂层拉拔模具，分别为Φ30.0Omm的焊接套和Φ29.50mm的拉拔套，应用于铁路信号电缆外导体保护层制造工艺，将厚1.50mm的铝带连续卷成铝管，其外径尺寸由焊接套限定，通过该套后实施氩弧焊。由于焊接套的金刚石涂层与铝管间摩擦系数很小，二者之间不会产生粘连，铝管通过锥套时尺寸也非常稳定，因此氩弧也十分稳定，焊缝强度理想。焊接后要用冷却水冷却，该冷却水恰好可以用于拉拔套的润滑液。拉拔后铝管光亮，残留在铝管上的水依靠余热很快蒸发，电缆可直接到挤塑工序中去制备铝管外的塑料保护层，制造出的铁路信号电缆，由于保护铝管焊缝质量好，防潮性能优越。
[0035]实施例5
[0036]分别采用灯丝(钽丝)直径Φ0.8ι?πι、Φ 0.9mm> Φ 1.2mm,对应单相功率1000W、1400W、1700W，沉积时间分别为6小时、8小时、10小时，其它与实施例1相同的CVD沉积金刚石工艺，金刚石Wl微粉抛光时间2小时，制备可用水润滑的金刚石涂层拉拔模具，分别为Φ8.00mm, Φ 13.85mm和Φ24.95mm的拉拔套，进行线缆设备模具配套试验。采用本发明的3种尺寸拉拔套，都可以用水润滑替代油润滑。因此可以简化电缆设备的设计与制造，取消润滑油循环系统和油蒸汽的排气系统，实现用水润滑替代油润滑。设备传送带上原来需要耐油橡胶，现可改为普通橡胶。
[0037]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种适用于水润滑的金刚石涂层拉拔模具制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: A、以各种孔径的硬质合金拉拔模具为衬底，内孔表面经稀盐酸滴加双氧水腐蚀去钴后，经碳化硅粉喷砂、金刚石微粉研磨粗化处理，洗净备用； B、将步骤A处理后的模具进行热丝CVD法沉积金刚石涂层； C、除内孔外，将沉积金刚石涂层的模具的其他部位用石蜡保护后，作为阳极置于稀硫酸中进行阳极氧化，洗净； D、步骤C制得的模具内孔表面在有氧条件下进行金刚石微粉研磨抛光； E、重复步骤C、D，至内孔表面光洁度达RaS0.Ιμπι，湿润角接近于零度；即得所述适用于水润滑的金刚石涂层拉拔模具。2.根据权利要求1所述的适用于水润滑的金刚石涂层拉拔模具制备方法，其特征在于，所述热丝CVD法沉积中，反应气体为氢气和掺硼的碳源气体，所述掺硼的碳源气体中硼碳原子比为0.1?1%。3.根据权利要求2所述的适用于水润滑的金刚石涂层拉拔模具制备方法，其特征在于，所述碳源为甲烷和含氧有机低分子化合物的混合气体；所述碳源中碳氧原子比为2?10。4.根据权利要求3所述的适用于水润滑的金刚石涂层拉拔模具制备方法，其特征在于，所述含氧有机低分子化合物包括乙醇、丙酮、甲醇中的一种或几种。5.根据权利要求1?4中任一项所述的适用于水润滑的金刚石涂层拉拔模具制备方法，其特征在于，所述热丝CVD法沉积的工艺条件为:热丝位于孔径轴线位置，反应压力为2?8kPa，气体总流量400?1000ml/min，碳源/氢气体积比I?5 %，热丝温度2000?23000C，直流偏流2?10A，经4?8小时沉积得到10?20 μ m的导电金刚石涂层。6.根据权利要求1所述的适用于水润滑的金刚石涂层拉拔模具制备方法，其特征在于，步骤C中，所述稀硫酸浓度为0.02?0.2mol/L,所述阳极氧化采用的电极电压2?5V，时间为20?60min。7.根据权利要求1所述的适用于水润滑的金刚石涂层拉拔模具制备方法，其特征在于，步骤D中，所述金刚石微粉的粒度为5?20 μ m，研磨抛光时间为0.5?5h。
【专利摘要】本发明公开了一种适用于水润滑的金刚石涂层拉拔模具制备方法；以各种孔径的硬质合金拉拔模具为衬底，内孔表面经稀盐酸滴加双氧水腐蚀去钴，以碳化硅粉喷砂、钻石粉研磨粗化处理，洗净后热丝CVD法沉积金刚石涂层；将金刚石涂层拉拔模具先后或交叉进行稀硫酸条件下的阳极氧化和有氧条件下对涂层研磨抛光等后处理，使金刚石涂层最后的表面光洁度达到Ra≤0.1μm。金刚石涂层拉拔模具工作面硬度高，耐腐蚀，其表面亲水性又能使水形成连续的润滑膜，加上涂层表面均匀分布有自润滑性的石墨成份，在金属拉丝、管减径减壁的拉拔过程中，可以用水润滑代替油润滑，不但可以降低成本，而且能够有效避免油基润滑剂的大量使用引起的生态环境污染。
【IPC分类】C23C16/56, C23C16/27, B21C3/00
【公开号】CN105200391
【申请号】CN201410234041
【发明人】孙方宏, 张文骅, 郭睿, 郭松寿, 张志明, 沈荷生
【申请人】上海交友钻石涂层有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2014年5月29日